Этот ген очень тонко управляет развитием половых мужских и женских признаков. Он критически важен для того, чтобы предотвратить случайное появление мужских черт у самок и наоборот, так как их появление может вызвать крайне негативные последствия для организма животного и его шансов на выживание», — объясняет Крис Ледон-Реттиг (Chris Ledon-Rettig) из университета Индианы в Блумингтоне (США).
Найден «суперген», определяющий пол
Ученые из США открыли в ДНК жуков-скарабеев необычный ген DSX, манипуляции которым превращают «мужской» зародыш в особь с женскими половыми признаками и наоборот.
Все млекопитающие и многие виды птиц используют особые половые хромосомы для определения пола будущего потомства. К примеру, наличие двух Х-хромосом в геноме человеческого зародыша превратит его в девочку, а одна X и одна Y-хромосома — в мальчика. Пол у рыб и некоторых других типов животных определяется температурой, в которой инкубируется зародыш, или другими факторами, не связанными с генами и ДНК. И в том и в другом случае, ученые не знают, где содержится «мужская» и «женская» программы роста зародыша и что ими управляет.
Ледон-Реттиг и его коллеги приблизились к открытию ответа на этот вопрос, наблюдая за работой гена в яйцах и зародышах двурогих жуков-скарабеев (Onthophagus taurus), самцы и самки которых очень сильно отличаются по своему внешнему виду.
Самцы украшены мощными рогами, которые они используют при схватках за внимание самок, но при этом мужские особи не принимают участия в ухаживании за потомством. В свою очередь, самки лишены рогов, но при этом они имеют более мощные лапы, которые необходимы им для рытья нор и уходом за кладкой яиц.
Сравнивая активность различных генов, связанных с половым созреванием и развитием в яйцах самцов и самок этих насекомых, ученые обнаружили, что всем этим процессом руководит один единственный ген — участок под названием DSX. О его существовании биологи знали и раньше, однако они не подозревали, что он контролирует работу свыше тысячи других участков в ДНК самцов, и около 250 генов — в геноме самок.
Все эти гены, как отмечают исследователи, работают не одновременно, а включаются на разных стадиях развития зародыша и организма жуков, благодаря чему DSX «дирижирует» работой организма скарабеев фактически на протяжении всей их жизни. В некоторых случаях этот «ген-дирижер» просто отключает ненужные гены, такие, как гены роста рогов у самок, а в других — меняет характер их работы.
Его отключение приводит к интересным результатам — и у самцов, и у самок развивается некий «смешанный» набор черт анатомии, сочетающий в себе органы и черты и слабого и сильного пола. К примеру, у жуков и того и другого пола вырастали рога средних размеров, а также появлялся «двойной» набор половых признаков. Если структуру этого гена модифицировать, то можно добиться иных результатов — заставить мужской зародыш превращаться в самку и наоборот.
Как считают исследователи, схожие гены должны присутствовать в ДНК других насекомых, а их аналоги могут управлять половым развитием млекопитающих, птиц и человека. Их поиск будет следующей задачей научной команды Ледона-Реттига.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.